سیستم سرمایش اتاق سرور

سیستم تهویه اتاق سرور شامل سیستم سرمایش اتاق سرور ، دستگاه کنترل رطوبت و دمای استاندارد (18 تا 27 درجه سانتی گراد) ، قسمت فیلتر کننده هوا و قسمت گرمایشی (در مناطق سردسیر) می شود که توسط دستگاه هایی مانند پکیج مخابراتی ، هواساز اتاق سرور ، چیلر و سایر دستگاه ها می توان میزان رطوبت و دمای اتاق سرور را جهت نگهداری صحیح اطلاعات و جلوگیری از آسیب های احتمالی به شکل مناسب تحت کنترل درآورد. در ادامه به لزوم کنترل رطوبت و دمای اتاق سرور ، 3 روش توزیع هوا در آن و معرفی 3 سیستم مناسب برای تهویه و کولینگ اتاق سرور و انتخاب مناسب ترین دستگاه ها برای این کار خواهیم پرداخت.

لزوم فیلتراسیون ، کنترل رطوبت و دمای اتاق سرور

1 . همواره دستگاه های ذخیره و پردازنده اطلاعات موجود در اتاق های سرور در حال ایجاد گرما هستند که باید به نحوی این حرارت از محل به بیرون منتقل شود. در واقع تجهیزات IT و قطعات الکترونیکی بیش از 99 درصد انرژی الکتریسیته را به گرما تبدیل می کنند. چنانچه سیستم خنک کننده اتاق سرور یا مرکز داده قابلیت دفع حرارت به بیرون را نداشته باشد بر اثر افزایش دمای هوا ، قطعات الکترونیکی و تجهیزات IT از کار خواهند افتاد. در واقع در حداکثر دمای تعریف شده برای کارکرد صحیح سخت افزارها محدودیت وجود دارد. از کار افتادن تجهیزات ، خسارات سنگینی از جمله احتمال نابودی کامل یا بخشی از اطلاعات شرکت یا مشتریان و هزینه سنگین تعویض قطعات را در پی خواهد داشت.

2 . وجود رطوبت (بخار آب) بیش از حد در هوا می تواند موجب آسیب دیدن نوارهای مغناطیسی ، هدایت آندی و چگالش بخار آب (تقطیر) در سطح تجهیزات موجود در اتاق شود. از طرفی کاهش رطوبت بیش از حد نیز احتمال تخلیه بار الکتریکی را افزایش داده و می تواند منجر به ایجاد جرقه ، آسیب برد الکتریکی و حتی آتش سوزی شود. بنابرین میزان رطوبت اتاق سرور نیز باید تحت کنترل باشد.

3 . حتما هوای ورودی به مرکز ذخیره یا پردازش داده باید از ذرات گرد و غبار و نیز آلودگی ها فیلتر گردد. ذرات گرد و غبار می تواند در بلند مدت موجب مختل شدن عملکرد سیستم و آسیب قطعات شود. همچنین آلاینده هایی مانند ترکیبات گازی خورنده می تواند لایه نازک فلزی موجود در سطح بردها را از بین برده و مقاومت الکتریکی را افزایش دهد و از طرفی با انباشته شدن بر روی سطوح به مقاومتی در برابر انتقال حرارت و سرمایش قطعات بدل شود.

رطوبت و دمای استاندارد اتاق سرور

رطوبت و دمای استاندارد اتاق سرور مطابق استاندارد ASHRAE (انجمن مهندسی سیستم های تبرید و گرمایش ایالات متحده) تعیین می شود. دستگاه کنترل دما و رطوبت اتاق سرور وظیفه ثابت نگه داشتن دما و رطوبت نسبی و نیز فیلتراسیون هوا را در حد استاندارد دارد.

طبق استاندارد ASHRAE دمای استاندارد اتاق سرور به طور عمومی بین 18 تا 27 درجه سانتی گراد باید نگه داشته شود. ممکن است دمای مناسب برای اتاق سرور توسط سازنده ای خاص متفاوت از این مقدار تعیین شود که در آن صورت سیستم تهویه اتاق سرور باید بتواند در محدوده مورد نظر دمای هوا را ثابت نگه دارد. دمای اتاق سرور در روزهای گرم سال (برای جلوگیری از اتلاف انرژی) بهتر است در نزدیکی 25 نگه داشته شود.

طبق استاندارد ASHRAE رطوبت استاندارد اتاق سرور نیز باید در محدوده 45 تا 55 درصد (رطوبت نسبی) باشد و تجاوز آن به زیر 20 درصد و یا بالای 80 درصد خطرناک خواهد بود و باید سیستم های هشدار دهنده آن را اعلام کنند. ممکن است میزان رطوبت اتاق سرور توسط سازنده ای خاص ، متفاوت از این مقدار تعیین شود که در آن صورت تجهیزات رطوبت زنی و رطوبت گیری سیستم تهویه اتاق سرور باید بتواند میزان رطوبت نسبی را در محدوده مورد نظر تنظیم کند.

سیستم تهویه اتاق سرور چه ویژگی هایی باید داشته باشد؟

سیستم تهویه اتاق سرور ضمن سرمایش اتاق سرور ، عمل گردش هوا ، فیلتراسیون ، رطوبت زنی و رطوبت گیری و حتی گرمایش هوا (در مناطق سردسیر) را نیز بر عهده دارد تا بتواند سه متغیر اصلی یعنی دما ، رطوبت و غلظت آلاینده های موجود در هوا را در محدوده استاندارد مورد نظر تحت کنترل درآورد. همانطور که ذکر شد دمای هوا از یک حد خاص نیز نباید کمتر گردد و در مناطق سردسیر که در روزهای سرد سال ممکن است دمای هوا با وجود روشن بودن تجهیزات پردازش داده به کمتر از حد استاندارد کاهش یابد ، سیستم تهویه اتاق سرور باید عمل گرمایش هوا را نیز انجام دهد. در واقع سیستم کنترل دمای اتاق سرور توسط سنسورهایی دائما دما و رطوبت را اندازه گیری کرده و متناسب با نیاز ، بخش گرمایشی یا سرمایشی اتاق سرور را فعال و آن را به طور اتوماتیک کنترل می کند. توصیه می شود که در کنار سیستم تهویه اتاق سرور یک سیستم هشدار دهنده دمای استاندارد اتاق سرور نیز نصب گردد تا ضریب اطمینان سیستم افزایش پیدا کند و از بروز حوادثی مانند آتش سوزی بر اثر افزایش دما (که می تواند خسارات جبران ناپذیری را در پی داشته باشد) جلوگیری گردد. سیستم هشدار می تواند شامل مواردی چون سیستم اتوماتیک قطع کننده برق ، سیستم اطفا حریق ، هشدار آژیر ، اطلاع به اپراتورها از طریق پیامک و غیره باشد. در ادامه 3 دستگاه مناسب برای تهویه هوای اتاق سرور و نیز 3 روش متعارف برای توزیع هوا در بین رک ها را معرفی خواهیم نمود.

انتخاب 3 نوع از مناسب ترین دستگاه ها به عنوان سیستم سرمایش اتاق سرور

سیستم سرمایش اتاق سرور (کولینگ Cooling) در دو نوع کلی طراحی و ساخته می شود که عبارتند از :

1 . سیستم آب سرد

2 . سیستم انبساط مستقیم DX یا همان گاز فریون (مبرد)

منظور از سیستم آب سرد این است که آب در دستگاهی مانند چیلر سرد شده و با پمپ به دستگاه های سرمایشی مانند هواساز اتاق سرور ارسال می شود و منظور از سیستم انبساط مستقیم این است که به جای آب سرد ، گاز فریون (مبرد) به دستگاه های سرمایشی مانند هواساز اتاق سرور ارسال می شود که در ادامه انواع ، نحوه کارکرد و مزایا و معایب آنها را تشریح خواهیم کرد.

3 دستگاه پر کاربرد و مناسب برای تهویه اتاق های سرور عبارتند از : 

1 . کولر گازی اتاق سرور

کولر گازی در دسته سیستم های انبساط مستقیم قرار می گیرد و مبرد با جاری شدن در لوله های پنل داخلی (پنل دیواری کولر گازی) می تواند عمل سرمایش ، گرمایش و کاهش رطوبت را انجام دهد. در ساده ترین حالت ممکن از یک یا تعدادی کولر گازی به عنوان سیستم کولینگ اتاق سرور استفاده می شود که استفاده از آن مزایا و معایب زیر را در پی خواهد داشت.

مزایا :

در اتاق های سرور کوچک پاسخگوی نیاز دمایی است و می تواند دمای اتاق سرور را تنظیم کند.

در مناطق مرطوب به علت اینکه لوله های سرد پنل داخلی خاصیت رطوبت گیری (به خاطر پدیده تقطیر بخار آب موجود در هوا بر سطح لوله های سرد) دارند ، می توانند رطوبت هوا را کاهش دهند ولی نمی توانند به طور دقیق آن را تنظیم و در محدوده استاندارد (بین 20 تا 80 درصد) ثابت نگه دارند.

به خاطر قیمت اولیه پایین (نسبت به دیگر سیستم ها) از نظر اقتصادی مقرون به صرفه هستند.

معایب :

1 . مصرف برق بالایی دارند.

2 . استفاده طولانی مدت و دائمی از آنها باعث فرسوده شدن و از کار افتادن سریع آنها می شود و حتما می بایستی از تعداد دستگاه های بیشتری استفاده شود تا در مواقع اضطراری بتوان کولرهای جدید را جایگزین کولرهای معیوب نمود.

3 . همانطور که گفته شد نمی توانند میزان رطوبت اتاق سرور را تنظیم کنند و از این نظر طبق آنچه توضیح داده شد می تواند باعث بروز آسیب شود. (فقط رطوبت هوا را کاهش می دهند)

4 . سیستم فیلتراسیون آنها ضعیف است و چون در داخل اتاق نصب می شوند ، نمی توانند هوای تازه را وارد اتاق کرده و آن را قبل از رسیدن به تجهیزات داخل اتاق ، فیلتر کنند.

5 . قدرت پرتاب باد آنها کم است و احتمال افزایش دمای موضعی در رک ها یا تجهیزاتی که دورتر از پنل دیواری کولر گازی قرار دارند ، وجود دارد.

استفاده از کولر گازی به عنوان سیستم کولینگ اتاق سرور ، نامناسب ترین روش خنک کاری تجهیزات است.

2 . هواساز اتاق سرور و اتصال آن به چیلر یا مینی چیلر

در این سیستم از یک دستگاه هواساز ، یک دستگاه چیلر یا مینی چیلر (چیلر سایز کوچک) لوله های انتقال آب سرد یا مبرد ، کانال های توزیع هوای سرد و فن های برگشت دهنده هوا (یا خارج کننده هوا) به عنوان سیستم سرمایش اتاق سرور استفاده می شود.

طرز کار سیستم به این شکل است که آب در چیلر یا مینی چیلر سرد می شود و با پمپ به هواساز اتاق سرور پمپاژ می شود. هواساز دارای کویل مسی مخصوص آب سرد است و با جریان یافتن آب سرد درون کویل ، دمای کویل کاهش می یابد. یک فن بزرگ با عبور دادن هوا و برخورد دادن هوا با سطح کویل ، دمای هوا را کاهش می دهد. برای تنظیم رطوبت نیز تجهیزات رطوبت زنی و رطوبت گیری درون دستگاه هواساز تعبیه می شود تا با کنترل هوشمند ، مقدار رطوبت هوا را در محدوده استاندارد به دقت تنظیم کند. همچنین از انواع گوناگونی از فیلترهای کیسه ای ، چین دار و غیره برای زدودن گرد و غبار و گرفتن آلاینده ها (متناسب با آلاینده های موجود در محل نصب) درون هواساز استفاده می شود. بدین ترتیب هوای پاک با دما و رطوبت تنظیم شده از هواساز خارج و با کانال کشی به سمت تجهیزات اتاق سرور هدایت می شود.

البته در روشی دیگر به جای اینکه آب در چیلر توسط مبرد سرد شود ، خوده مبرد با لوله کشی مسی به کویل مخصوص مبرد که درون هواساز جاسازی شده ، ارسال می گردد تا مبرد مستقیما موجب کاهش دمای کویل شود. به این نوع از هواسازها ، هواساز با کویل انبساط مستقیم گفته می شود. این سیستم با نام های دیگری مانند کندانسینگ یونیت نیز شناخته می شود.

نکته اینکه حداکثر ظرفیت سیستم خنک کننده اتاق سرور بایستی پاسخگوی حداکثر حرارت تولید شده باشد و متناسب با بار حرارتی ماکزیمم طراحی گردد تا از ایجاد تنش های حرارتی در اوج کارکرد دستگاه ها جلوگیری شود. با توجه به اینکه احتمال افزایش تعداد سرورها در آینده وجود دارد ، می بایستی متناسب با افزایش تعداد و حرارت تولید شده توسط آنها ، سیستم کولینگ اتاق سرور نیز ارتقا یابد. بنابرین بهترین کار این است که سیستم تهویه اتاق سرور به صورت مدولار طراحی گردد. برای مثال از چیلر مدولار به جای چیلر معمولی استفاده شود. منظور از مدولار این است که به جای استفاده از یک یا دو کمپرسور در یک چیلر از تعداد بیشتری با ظرفیت های پایین تر استفاده شود تا بتوان اولا کمپرسورها را نوبتی وارد مدار کاری کرد (جهت کاهش استهلاک) و دوما در صورت معیوب شدن یکی از کمپرسورها یا مدار تبرید آنها ، بدون از کار افتادن سیستم کولینگ اتاق سرور ، قطعه مورد نظر را خارج و بازرسی کرد و سوما اینکه بتوان در آینده تعداد کمپرسورها و مدارهای تبرید چیلر را افزایش داد. جهت آشنایی بیشتر با این سیستم می توانید متن چیلر مدولار را مطالعه نمایید.

نکته دیگر اینکه هواساز اتاق سرور را هم می توان درون اتاق نصب نمود و هم بیرون از اتاق و سپس با کانال کشی هوای مطبوع را وارد اتاق نمود.

مطالعه بیشتر درباره طرز کار چیلرهای تراکمی ⇐ طرز کار چیلر تراکمی

مطالعه بیشتر درباره دستگاه هواساز (هوارسان) در متن ⇐ دستگاه هوارسان چیست ؟

3 . پکیج مخابراتی

در روشی دیگر چیلر و هواساز در کنار هم و چسبیده به هم در یک دستگاه به نام پکیج یونیت (روف تاپ پکیج یا همان پکیج مخابراتی) طراحی و ساخته می شود که شیوه کارکرد آن همانند چیلر و هواساز است. پکیج مخابراتی در واقع همان سیستم چیلر و هواساز است که به جای آب سرد ، در مدار آن از مبرد استفاده می شود. پکیج مخابراتی به همان سیستم پکیج یونیت گفته می شود که اجزای به کار رفته در چیلر و هواساز همگی در یک دستگاه واحد تحت عنوان پکیج مخابراتی یا همان پکیج یونیت (روف تاپ پکیج) طراحی و ساخته می شوند.

مطالعه بیشتر درباره طرز کار و مزایای این دستگاه ⇐ روفتاپ پکیج

3 روش توزیع هوا در رک های اتاق سرور

نحوه توزیع هوا در اتاق سرور معمولا به سه شکل انجام می شود :

1 . در روش یا حالت اول برای توزیع هوای خنک از کانال استفاده نمی شود و هوا پس از سرد شدن در دستگاه خنک کننده (مانند کولر گازی ایستاده یا دیواری) به سمت رک ها ارسال شده و از دیواره های جانبی وارد رک ها می گردد و پس از گرفتن گرمای تجهیزات از سمت دیگر رک خارج شده و رو به بالا حرکت می کند و دوباره به دستگاه خنک کننده بر می گردد تا مجددا سرد شود. در شکل زیر این حالت نمایش داده شده است. این حالت نامناسب ترین روش برای توزیع هوای سرد بین رک ها است.

2 . در روش یا حالت دوم برای توزیع هوای خنک از کف کاذب و کانال کشی زیر آن استفاده می شود. در این روش هوا پس از سرد شدن در سیستم خنک کننده اتاق سرور (مانند هواساز اتاق سرور) به زیر کف کاذب ارسال شده و از طریق کانال هایی در راهرو های ایجاد شده بین رک ها و با الگوی یکی در میان وارد می گردد. بدین ترتیب هوای سرد از یک سمت (راهرو سرد) وارد رک ها شده و از سمت دیگر (راهرو گرم) پس از گرفتن گرمای قطعات و گرم شدن ، خارج و رو به بالا حرکت می کند و دوباره به هواساز اتاق سرور بر می گردد تا مجددا سرد شود. در شکل زیر این حالت نمایش داده شده است. این حالت یکی از مناسب ترین روش ها برای توزیع هوای سرد بین رک ها است.

3 . در حالت سوم برای توزیع هوای خنک همانند حالت قبل از کف کاذب و کانال کشی زیر آن استفاده می شود. در این روش هوا پس از سرد شدن در هواساز اتاق سرور به زیر کف کاذب ارسال و از طریق کانال هایی مستقیما از قسمت زیرین رک ها وارد می گردد. بدین ترتیب هوای سرد از زیر وارد رک ها شده و پس از گرفتن گرمای تجهیزات از بالا خارج و دوباره به هواساز اتاق سرور بر می گردد تا مجددا سرد شود. در شکل زیر این حالت نمایش داده شده است. این حالت نیز یکی از مناسب ترین روش ها برای توزیع هوای سرد بین رک ها است و بیشتر زمانی استفاده می شود که توان حرارتی تولیدی توسط رک ها بسیار زیاد باشد و با روش قبلی نتوان دمای اتاق سرور را در حد مطلوب کنترل کرد.

طراحی و ساخت سیستم سرمایش اتاق سرور

تهویه مطبوع ماخ طراح و سازنده انواع دستگاه های کنترل دما و رطوبت اتاق سرور و سایر کاربردهای صنعتی و تجاری از جمله انواع هواساز و چیلر در طرح ها و ظرفیت های گوناگون است. کلیه محصولات ما مطابق با نیازهای هر پروژه به طور سفارشی و مطابق با استانداردهای روز صنعت تهویه و تبرید طراحی و تولید شده و به طور مستقیم از کارخانه و با قیمت مناسب به فروش (تولید و فروش دستگاه هواساز صنعتی و انواع چیلر) می رسد. جهت کسب اطلاعات بیشتر درباره چیلر و هواساز اتاق سرور و سایر سیستم ها و کاربرد آنها ، انتخاب مناسب ترین دستگاه برای پروژه خود و نیز استعلام قیمت آنها با مهندسان ما تماس بگیرید.

مهندس احمدی : 09127675117 – 09194427470

مهندس خورانی : 09191639363